一種大風(fēng)環(huán)境下電力線路巡檢機(jī)器人的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬電力線纜巡檢裝置控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是電力線纜巡檢機(jī)器人控制方法領(lǐng)域，可廣泛用于各類巡線機(jī)器人上。
【背景技術(shù)】
[0002]在巡線機(jī)器人行走過(guò)程中，風(fēng)速是一個(gè)重要的環(huán)境影響。當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，不僅會(huì)增加巡線機(jī)器人的能耗，有時(shí)甚至?xí)?dǎo)致行走器故障的發(fā)生，增加了危險(xiǎn)性。
[0003]目前市面上的巡線機(jī)器人主要分為兩類:行走巡線機(jī)器人以及無(wú)人機(jī)。而市面上大部分的風(fēng)速計(jì)僅適用于速度較快的固定翼無(wú)人機(jī)。固定翼一般在其前方安裝一個(gè)皮托管式風(fēng)速計(jì)，該類風(fēng)速計(jì)的原理是通過(guò)通過(guò)皮托管一壓差計(jì)測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)定出風(fēng)速的速壓值，然后通過(guò)風(fēng)速與速壓的關(guān)系式h= P V2/2求算出相應(yīng)的風(fēng)速值，僅能測(cè)得前進(jìn)方向上的風(fēng)速。而對(duì)于其他場(chǎng)合，由于行走或飛行速度相對(duì)較慢，故皮托管式風(fēng)速計(jì)無(wú)法滿足要求。
[0004]目前常見(jiàn)的風(fēng)速計(jì)還有風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)、超聲波風(fēng)速計(jì)以及熱風(fēng)速計(jì)。風(fēng)杯風(fēng)速計(jì)的感應(yīng)部分一般由三個(gè)或四個(gè)半球形或拋物錐形的空心杯殼組成。杯殼固定在互成120°角的三叉星形支架上或互成90°角的十字形支架的等長(zhǎng)旋臂上。杯的凹面順著同一方向排列，整個(gè)橫架則固定在能旋轉(zhuǎn)的垂直軸上。由于凹面和凸面所受的風(fēng)壓力不相等，在風(fēng)杯受到扭力作用時(shí)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，它的轉(zhuǎn)速與風(fēng)速成一定的關(guān)系，以此來(lái)計(jì)算風(fēng)速。超聲波風(fēng)速計(jì)是利用超聲波在空氣中傳播速度受空氣流動(dòng)(風(fēng))的影響來(lái)測(cè)量風(fēng)速的。與常規(guī)的風(fēng)杯式風(fēng)速儀相比，這種測(cè)量方法的最大特點(diǎn)在于整個(gè)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)沒(méi)有任何機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，屬于無(wú)慣性測(cè)量，故能準(zhǔn)確測(cè)出自然風(fēng)中陣風(fēng)脈動(dòng)的高頻成分。熱式風(fēng)速計(jì)是一種以熱線或者熱膜為探頭的流速測(cè)量?jī)x器，由探頭、信號(hào)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)構(gòu)成。探頭按結(jié)構(gòu)分為熱線和熱膜兩種，均由電阻值隨溫度變化的熱敏材料構(gòu)成。熱式風(fēng)速計(jì)是利用通電的探頭在氣流中的熱量散失強(qiáng)度與氣流速度之間的關(guān)系來(lái)測(cè)量流速的。由于熱式風(fēng)速計(jì)由于熱線的尺寸小(微米量級(jí))和時(shí)間常數(shù)小(毫秒量級(jí))，所以具有很高的空間分辨率和響應(yīng)頻率，這是其他風(fēng)速傳感器無(wú)法相對(duì)比的。
[0005]對(duì)比以上三種風(fēng)速計(jì)，風(fēng)杯式風(fēng)速計(jì)最為常見(jiàn)，價(jià)格較低，但由于其結(jié)構(gòu)的特性因而風(fēng)阻相對(duì)較大，不適宜安裝在巡線機(jī)器人尤其是小型的巡線機(jī)器人上。熱式風(fēng)速計(jì)尺寸小、響應(yīng)快，但其缺點(diǎn)是一般的熱式風(fēng)速計(jì)探頭兩側(cè)是用于支撐的外殼，故一般只能測(cè)固定方向的風(fēng)速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的正是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種可以有效降低巡線機(jī)器人在風(fēng)速較大時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)的可能性，提高巡線機(jī)器人安全性的大風(fēng)環(huán)境下的巡線機(jī)器人控制方法。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0008]一種大風(fēng)環(huán)境下電力線路巡檢機(jī)器人的控制方法，本發(fā)明通過(guò)在巡線機(jī)器人上安裝風(fēng)速傳感器，測(cè)量實(shí)時(shí)風(fēng)速矢量，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)反饋給巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)；巡線機(jī)器人的控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)內(nèi)置算法，將風(fēng)速傳感器測(cè)得的風(fēng)速傳回控制系統(tǒng)并與當(dāng)前時(shí)刻的行走速度矢量相減，求出當(dāng)前自然環(huán)境下風(fēng)速的準(zhǔn)確值，并將此值通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳回地面站，提供給操作者。
[0009]本發(fā)明用戶通過(guò)地面站設(shè)置風(fēng)速的多個(gè)閾值，并設(shè)置當(dāng)風(fēng)速達(dá)到某個(gè)閾值的時(shí)候巡線機(jī)器人的響應(yīng)的動(dòng)作，包括:提醒操作者風(fēng)速過(guò)大，自動(dòng)返回，抓緊線纜。本發(fā)明所采用的風(fēng)速傳感器為超聲波風(fēng)速儀。
[0010]超聲測(cè)風(fēng)是超聲波檢測(cè)技術(shù)在氣體介質(zhì)中的一種應(yīng)用，它利用超聲波在空氣中傳播速度受空氣流動(dòng)(風(fēng))的影響來(lái)測(cè)量風(fēng)速。與常規(guī)的風(fēng)杯或旋翼式風(fēng)速儀相比，這種測(cè)量方法的最大特點(diǎn)在于整個(gè)測(cè)風(fēng)系統(tǒng)沒(méi)有任何機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，屬于無(wú)慣性測(cè)量，故能準(zhǔn)確測(cè)出自然風(fēng)中陣風(fēng)脈動(dòng)的高頻成分，結(jié)合現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，可在更高層次上揭示自然風(fēng)的特性，對(duì)于提高抗風(fēng)減災(zāi)能力和風(fēng)資源的合理利用有重大意義。
[0011 ] 在巡線機(jī)器人上安裝超聲波風(fēng)速計(jì)可以同時(shí)測(cè)得風(fēng)向及風(fēng)速信息。將該風(fēng)向及風(fēng)速信息數(shù)據(jù)傳入機(jī)器人控制系統(tǒng)，這樣，巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)就可以獲得當(dāng)前時(shí)刻風(fēng)速計(jì)測(cè)得的風(fēng)向與風(fēng)速值。由于巡線機(jī)器人有可能處于行走(飛行)狀態(tài)，實(shí)際風(fēng)速值需要用之前所測(cè)得的風(fēng)速值減去機(jī)器人的自身速度。巡線機(jī)器人的自身速度可通過(guò)其內(nèi)置的慣性傳感器來(lái)得到，在控制系統(tǒng)內(nèi)部二者相減即可測(cè)得實(shí)際風(fēng)速。將此值通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳回地面站，供操作者參考。用戶可以通過(guò)地面站設(shè)置風(fēng)速的多個(gè)閾值，并可以設(shè)置當(dāng)風(fēng)速達(dá)到某個(gè)閾值的時(shí)候巡線機(jī)器人的響應(yīng)的動(dòng)作，包括:提醒操作者風(fēng)速過(guò)大，自動(dòng)返回，抓緊線纜等。
[0012]本發(fā)明采用超聲波風(fēng)速計(jì)作為機(jī)器人的風(fēng)速傳感器，通過(guò)超聲波風(fēng)速計(jì)可以較好的測(cè)得風(fēng)速、風(fēng)向，適合于放在小型巡線機(jī)器人上，并針對(duì)風(fēng)速計(jì)測(cè)得的風(fēng)速矢量，設(shè)計(jì)了一種適合于大風(fēng)環(huán)境下巡線機(jī)器人的控制方法，可廣泛應(yīng)用于各類巡線機(jī)器人上。本發(fā)明可以有效降低巡線機(jī)器人在風(fēng)速較大時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)的可能性，提高了巡線機(jī)器人的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是巡線機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是巡線機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]見(jiàn)圖1、圖2，一種大風(fēng)環(huán)境下電力線路巡檢機(jī)器人的控制方法，本發(fā)明通過(guò)在巡線機(jī)器人上安裝風(fēng)速傳感器，測(cè)量實(shí)時(shí)風(fēng)速矢量，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)反饋給巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)；巡線機(jī)器人的控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)內(nèi)置算法，將風(fēng)速傳感器測(cè)得的風(fēng)速傳回控制系統(tǒng)并與當(dāng)前時(shí)刻的行走速度矢量相減，求出當(dāng)前自然環(huán)境下風(fēng)速的準(zhǔn)確值，并將此值通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳回地面站，提供給操作者。
[0017]本發(fā)明用戶通過(guò)地面站設(shè)置風(fēng)速的多個(gè)閾值，并設(shè)置當(dāng)風(fēng)速達(dá)到某個(gè)閾值的時(shí)候巡線機(jī)器人的響應(yīng)的動(dòng)作，包括:提醒操作者風(fēng)速過(guò)大，自動(dòng)返回，抓緊線纜。本發(fā)明所采用的風(fēng)速傳感器為超聲波風(fēng)速儀。
[0018]由于巡線機(jī)器人有可能處于行走(飛行)狀態(tài)，實(shí)際風(fēng)速值需要用之前所測(cè)得的風(fēng)速值減去自身速度。巡線機(jī)器人的速度可通過(guò)其內(nèi)置的慣性傳感器來(lái)得到，在巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)內(nèi)部二者相減即可。
[0019]如圖1是巡線機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，I是導(dǎo)線2是機(jī)體，3是超聲波風(fēng)速計(jì)。超聲波風(fēng)速計(jì)安裝在機(jī)器人上，需要保證風(fēng)速計(jì)探頭不被遮擋。
[0020]如圖2是本方法所需的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，巡線機(jī)器人需要搭載風(fēng)速計(jì)和慣性傳感器，測(cè)得的數(shù)據(jù)在機(jī)器人控制系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行處理。處理完成后將當(dāng)前風(fēng)速值通過(guò)無(wú)線數(shù)傳傳回地面供操作者參考。用戶可以通過(guò)地面站設(shè)置風(fēng)速的多個(gè)閾值，并可以設(shè)置當(dāng)風(fēng)速達(dá)到某個(gè)閾值的時(shí)候巡線機(jī)器人的響應(yīng)的動(dòng)作，包括:提醒操作者風(fēng)速過(guò)大，自動(dòng)返回，抓緊線纜等。
[0021]在巡線無(wú)人機(jī)上實(shí)施本方式中，可通過(guò)地面站設(shè)置閾值。具體可設(shè)置為:當(dāng)風(fēng)速小于7m/s時(shí)，無(wú)人機(jī)正常飛行；當(dāng)風(fēng)速大于7m/s小于9m/s時(shí)，無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)向地面站發(fā)出警告信息，提醒用戶在此風(fēng)速下行走會(huì)增加電池能耗，影響飛行安全；當(dāng)風(fēng)速大于9m/s小于llm/s時(shí)，無(wú)人機(jī)會(huì)通過(guò)無(wú)線數(shù)傳向用戶傳遞信息:此時(shí)風(fēng)速已不適宜飛行，同時(shí)無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)控制巡無(wú)人機(jī)降低飛行高度；當(dāng)風(fēng)速大于llm/s時(shí)，無(wú)人機(jī)會(huì)自動(dòng)開(kāi)始降落。需要說(shuō)明的是，風(fēng)速的閾值和巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)的響應(yīng)方式可根據(jù)不同的機(jī)型及用戶的需要更改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大風(fēng)環(huán)境下電力線路巡檢機(jī)器人的控制方法，其特征是:通過(guò)在巡線機(jī)器人上安裝風(fēng)速傳感器，測(cè)量實(shí)時(shí)風(fēng)速矢量，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)反饋給巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)；巡線機(jī)器人的控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)內(nèi)置算法，將風(fēng)速傳感器測(cè)得的風(fēng)速傳回控制系統(tǒng)并與當(dāng)前時(shí)刻的行走速度矢量相減，求出當(dāng)前自然環(huán)境下風(fēng)速的準(zhǔn)確值，并將此值通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳回地面站，提供給操作者。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大風(fēng)環(huán)境下電力線路巡檢器人的控制方法，其特征是:用戶通過(guò)地面站設(shè)置風(fēng)速的多個(gè)閾值，并設(shè)置當(dāng)風(fēng)速達(dá)到某個(gè)閾值的時(shí)候巡線機(jī)器人的響應(yīng)的動(dòng)作，包括:提醒操作者風(fēng)速過(guò)大，自動(dòng)返回，抓緊線纜。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大風(fēng)環(huán)境下電力線路巡檢機(jī)器人的控制方法，其特征是:所采用的風(fēng)速傳感器為超聲波風(fēng)速儀。
【專利摘要】一種大風(fēng)環(huán)境下電力線路巡檢機(jī)器人的控制方法，通過(guò)在巡線機(jī)器人上安裝風(fēng)速傳感器，測(cè)量實(shí)時(shí)風(fēng)速矢量，并將測(cè)得的數(shù)據(jù)反饋給巡線機(jī)器人控制系統(tǒng)；巡線機(jī)器人的控制系統(tǒng)會(huì)通過(guò)內(nèi)置算法，將風(fēng)速傳感器測(cè)得的風(fēng)速傳回控制系統(tǒng)并與當(dāng)前時(shí)刻的行走速度矢量相減，求出當(dāng)前自然環(huán)境下風(fēng)速的準(zhǔn)確值，并將此值通過(guò)數(shù)傳電臺(tái)傳回地面站，提供給操作者。本發(fā)明可以有效降低巡線機(jī)器人在風(fēng)速較大時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)的可能性，提高巡線機(jī)器人安全性。
【IPC分類】G05D1/00, G01P5/24
【公開(kāi)號(hào)】CN104977426
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510353748
【發(fā)明人】劉世釗, 劉榮海, 鄭欣, 吳章勤, 張軒
【申請(qǐng)人】云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年10月14日
【申請(qǐng)日】2015年6月24日